360度全方位無死角監測海洋環境 “智慧之眼”護衛千帆平安

安裝在“海豚1”科考試驗船上的高分辨率多模全景視覺系統。

工作人員在調試高分辨率多模全景視覺系統。受訪單位供圖

在茫茫大海上，船舶的安全航行一直是航運領域的核心挑戰。隨著全球貿易的不斷增長，海上航路變得越來越繁忙，船舶之間的碰撞風險也隨之增加。

為了應對這一挑戰，哈爾濱工程大學智能學院科研團隊經過十余年技術攻關，成功研發出一套高分辨率多模全景視覺系統，為船舶裝上了360度無死角的“智慧之眼”。這一系統不僅能在白天清晰識別遠距離目標，還能在夜晚、大霧等極端天氣條件下保持出色的識別能力，極大地提升了船舶的航行安全性。

視野受限 “慧眼”破局

據統計，全球90%以上的貿易運輸依賴海運，海上航路的繁忙程度與日俱增。

“船舶在航行中不僅要準確識別前方的障礙物，還需要擴大視野，及時掌握周圍的情況，以避免與鄰近船舶或其他障礙物發生碰撞。”哈爾濱工程大學智能學院院長蔡成濤教授告訴科技日報記者，目前大多數船舶的視覺識別設備只有兩到三路攝像頭，視野范圍有限，通常只有120度左右，無法全面覆蓋周圍環境，存在較大的安全隱患。

此外，海上天氣復雜多變，大霧、暴風雨等極端天氣時常發生，導致船舶停航，降低了航運效率，增加了運營成本。因此，研發一套能夠在各種極端天氣條件下正常工作的船舶視覺系統，成為航運領域的迫切需求。

“現在的船舶制造正在向無人化、智能化發展。在復雜海況下，如果沒有專業的探測設備和可靠的決策系統，船就會在環境感知、目標探測中出現‘看不見’‘看不清’‘看不懂’的問題。”蔡成濤介紹道。

哈爾濱工程大學智能學院科研團隊經過14年的不懈努力，成功研發出國內首套可以360度無死角觀看、監測海面及海洋環境的高分辨率多模全景視覺系統。這一系統如同為船舶裝上“智慧之眼”，使其能夠在白天、夜晚以及大霧等極端天氣條件下，全天候對海上目標進行遠距離實時識別與監測。

這套系統由上下組合在一起的兩個“圓餅”構成。“每個‘圓餅’裝有8至12個攝像頭，上面一組是高分辨率可見光攝像頭，下面一組采用遠紅外攝像頭，組合在一起，就可以聯手應對高能見度和低能見度兩種海況。”談到這套系統的設計方案，蔡成濤如數家珍，“該系統的核心在于其高分辨率多模全景視覺技術。”通過嵌入式系統，攝像頭采集到的船舶航行視覺信息能夠快速存儲并計算合成一幅360度全景圖，實時回傳給遠程測控中心和船載航行感知系統。

這一技術突破了傳統視覺系統在視野盲區、廣域感知和高分辨率細節平衡等方面的瓶頸，實現了全天候、全環境下的目標識別與監測。

安全可靠 應用廣泛

該系統融合可見光與紅外雙模數據，增強復雜環境下的目標感知能力，有效提升了低光照下的全景圖像采集質量。

在硬件方面，該系統采用了最新的國產紅外成像機芯和國產微處理器，提升了熱成像能力，使得系統能在低能見度、遠距離條件下，更準確地識別目標。

軟件方面，團隊還通過多鏡頭協同的高分辨率實時拼接技術，實現了定制化多鏡頭排布方案。多鏡頭在垂直方向上分為上下兩層排布，可協同工作。

此外，團隊還設計了輕量化的小目標檢測與全景圖像動態捕捉技術，兼顧了嵌入式設備的低功耗與高精度需求，成功實現了多鏡頭協同的低功耗實時高分辨率全景拼接成像。這一技術的應用，使得系統在復雜環境下仍能保持高效運行，為智能化無人設備提供了可靠的技術支撐。

哈爾濱工程大學研發的這套高分辨率多模全景視覺系統不僅在智能船舶領域表現出色，還在環境監測、自動駕駛、智能交通等多個領域展現了廣泛的應用前景。該系統已成功應用于全國首艘科研試驗船“海豚1”，并在多個企業的視覺航海感知系統、拖輪上的視覺自主靠離泊環境感知系統、安防監控系統中得到了廣泛應用。

項目成員、哈爾濱工程大學智能學院教師曾薄文介紹，該系統在近三年的應用中，成功預判并預警了數次因視野盲區所導致的船舶碰撞，產生了顯著的經濟效益。

未來，隨著無人船舶和自動駕駛技術的不斷發展，這套高分辨率多模全景視覺系統有望在更多領域發揮重要作用。例如，在自動駕駛汽車中，高分辨率多模全景視覺系統可以幫助車輛實時感知周圍環境，避免交通事故；在智能交通系統中，該系統可以用于監控交通流量，優化交通管理。

哈爾濱工程大學研發的高分辨率多模全景視覺系統，不僅為船舶裝上了“智慧之眼”，也為海上航行安全提供了強有力的技術保障。

蔡成濤說，這一系統的成功研發，標志著我國在智能視覺感知領域取得了重要突破，未來有望在更多領域推動智能化技術的應用與發展。隨著技術的不斷進步，我們有理由相信，未來的海上航行將更加安全、高效。